4.2、矢量化的步骤—零基础入门教程

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ArcGIS是目前最流行的地理信息系统平台软件，主要用于创建和使用地图，编辑和管理 地理数据，分析、共享和显示地理信息，并在一系列应用中使用地图和地理信息。通过ArcGIS, 不同用户可以使用ArcGIS桌面、浏览器、移动设备和Web应用程序接口与GIS系统进行交互，从而访问和使用在线GIS和地图服务。ArcGIS作为一套完整的GIS产品，为用户提供了丰富的资源，包括地图、应用程序、社区和服务等。

扫描

扫描是纸质地图矢量化的第一步，它将纸质地图转化为计算机可以识别的数字形式，扫描 时需要设定的相关参数如下：

(1)扫描模式。地形图扫描一般采用二值扫描或灰度扫描，黑白航片或卫片采用灰度扫描，彩色航片或卫片采用彩色扫描。 一般情况是将图像进行彩色扫描，然后进行二值化处理。

(2)扫描分辨率。根据扫描要求，地形图扫描一般采用300dpi或更高的分辨率。

(3)亮度、对比度、色调、GAMMA   曲线等，根据需要调整。

图像预处理

1.几何校正

由于受地图介质及存放条件等因素的影响，地图的纸张容易发生变形，或者遥感影像本身 就存在着几何变形，通过几何校正可以在一定程度上改善数据质量。几何校正最常用的方法 是仿射变换法(属于一阶多项式变换),可以在X轴和Y轴方向进行不同比例的缩放，同时进 行旋转和平移。仿射变换的特性是：直线变换后仍为直线，平行线变换后仍为平行线，不同方向上的长度比发生变化。其坐标变换公式为

式中，x、y为数字化仪坐标，X、Y 为实际坐标。 A。、A₁、A₂ 、B。、B₁、B₂ 为6个未知系数。当控

制点个数多于基本求解个数时可用最小二乘法原理来计算这6个未知数，即

式中，x;、y;为第i 个控制点的数字化仪坐标，U、V; 为对应的实测坐标，由   最小和2(Q,)² 最小，可以解出A。、A₁ 、A₂ 、B₀ 、B₁ 、B₂ ,实现图幅的变形校正。

3.地理配准

扫描得到的地图数据通常不包含空间参考信息，航片和卫片的位置精度也往往较低，这就 需要通过具有较高位置精度的控制点将这些数据匹配到用户指定的地理坐标系中，这个过程 称为地理配准。即通过建立数学函数将栅格数据集(扫描后的图像)中各点的位置与标准空间 参考中的已知地理坐标点的位置相连接，从而确定图像中任一点的地理坐标。

地理配准中控制点的选择要遵循以下原则：

(1)变换公式是n次多项式，则控制点个数最少为(n+1)(n+2)/2。

(2)应选取图像上易分辨且较精细的特征点。

(3)特征变化大的地区应多选点。

(4)图像边缘处要尽量选点。

(5)尽可能满幅、均匀地选点。

数据分层

数据分层是当前GIS 软件处理空间数据最基本的策略，数据分层过程中一般应遵循以下

原则：

(1)不同类的要素分布在不同的图层，如河流、桥梁、公路、居民地等。

(2)不同几何形状的要素分布在不同的图层，如面状地物的行政区域与点状地物的水井、杆塔等在不同图层。

(3)同种性质、不同类别的地物分布在不同图层，如同为交通线的铁路与公路在不同图 层；但同种类型，不同等级的地物宜放在同一图层，如不同等级的公路宜置于同一图层中，应用中可通过子类加以区分。

(4)不同时间段的数据分布在不同的图层上。

此外，不同比例尺的地图中地物的几何类别可能不同，如在小比例尺的行政区划图中学校 是一个点，而在大比例尺的地图中，学校有可能是面。在分层时，要充分考虑地图比例尺对地 物表现形式的影响来选择点、线、面类别，避免将点状地物误当做面状地物数字化以致矢量化过程变得烦琐。

在矢量化开始前，就应该制订详细的分层方案。 一般的，矢量化过程中可以划分较多的图层，以便于对某一类地物的属性统一赋值，需要时可以对图层进行合并。

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